文档介绍：一种基于CPW馈电的宽带共形天线的设计
(解放军理工大学通信工程学院,南京 210007)1 (东南大学毫米波国家重点实验室,南京 210096)2
摘要:本文首先设计了一种宽带宽缝隙平面天线,采用共面波导方式(CPW)馈电,仿真结果表明平面天线的的阻抗带宽(S11≤10dB)~,中心频率为8GHz,辐射特性稳定。使之与柱体共形,共形后天线的谐振点向右偏移,阻抗带宽覆盖8~10GHz ,天线定向辐射增强,,辐射特性稳定。天线的结构简单,易于和载体共形。
关键词:宽频带,薄介质板,共面波导馈电,宽缝隙天线,共形
Design of a Wideband Conformal Antenna Based on CPW-fed
HAN Zhen-ping1,QIAN Zu-ping1,2,LIU Zong-quan1
(Institute munication Engineering,PLA University of science & technology,Nanjing 210007)1
(National Laboratory of Millimeter-wave,Southeast University,Nanjing 210096)2
Abstract: In this paper,a wideband wide aperture antenna using thin substrate was proposed. The antenna is fed by coplanar waveguide(CPW). The simulated results show its impedance bandwidth covers from ~ and it has stable radiation capability. Then the planar antenna was mounted on the cylinder and the resonant frequency rises and the impedance bandwidth is from 8~10GHz. Its directional radiation performance gets intensity with the maximum gain is dB and the radiation is stable. Its size is small and it has simple structure,it can be conformed to mounting hosts easily.
Keywords: wideband; thin substrate; coplanar waveguide fed; wide aperture antenna; conformal
1 引言
共形天线可与飞机、火箭、导弹、舰船、车辆等移动载体共形,即节省空间又具有较小的雷达散射截面(RCS)和良好的空气动力学性能。已广泛应用于电子战、雷达、导航、通信等领域。由于现代作战飞机要完成多功能任务,往往需要安装工作在不同频段的天线,而天线数量的增多会对飞机产生额外的空气阻力,还会产生天线耦合以及电磁
兼容等问题,提高了设备的成本和复杂度。宽频带共形天线可以很好的解决这些问题,已经受到了越来越多的研究人员的关注,但相应的研究成果却很少。
共面波导馈电的印刷宽缝隙天线是目前研究的热点。该类天线是利用共面波导导带作为馈源对缝隙进行激励,采用不同的缝隙或者馈源结构,可以获得很宽的阻抗带宽。采用内导带开路馈电,可得30%的驻波比带宽[2],共面波导内导带伸出的部分变宽,调节矩形贴片的宽度、长度以及贴片与缝隙的距离,可获得约60%的带宽[3],而圆形贴片作馈源的共面波导馈电宽缝隙天线,天线的驻波比带宽可增大到143%[4];用椭圆形贴片替代圆形贴片,~20GHz以上[5]。
本文结合CPW馈电宽缝隙印刷天线的优点,~。体积小,剖面低,易于共形。为下一步共形天线展宽频带以及阵列的研究打下了很好的基础。
2 平面宽缝隙天线结构设计
天线结构如图1所示,共面波导内导带终端开路,作为馈源对缝隙进行激励。天线的缝隙结构等效于一个匹配网络,通过调节导带的长度L1,缝隙长度L2、L3,导带与地板的窄缝隙g,可以达到良好的阻抗匹配。微调宽缝隙的尺寸W、W1,可以调整谐振点的位置。
图1 平面天线结构示意图
共面波导的特性阻抗由介质基片的厚度h,相对介电常数εr,馈电导带的宽度w,导带与金属地板之间的